Как проверить poe коммутатор

Обновлено: 06.07.2024

Основные факторы, влияющие на процесс сертификации и тестирования сети

PoE (Питание через Ethernet) является передовой технологией, которая все чаще используется для подачи питания для IP-телефонов, беспроводных точек доступа, сетевых видеокамер и других сетевых устройств. Сетевые специалисты, которые внедрили технологию PoE или рассматривают вопрос о ее внедрении, а также специалисты по установке сетей, предлагающие эту технологию в составе своих услуг, должны осознавать потенциальное влияние некоторых факторов на процесс тестирования работы сети. После установки некоторых видов оборудования с поддержкой PoE будет требоваться повторная сертификация существующей кабельной системы. Существующее в сети оборудование с поддержкой PoE может повлечь за собой изменения в процедурах тестирования для обеспечения требуемого уровня точности. Дополнительные тесты нового оборудования с поддержкой PoE помогут подтвердить корректность его работы. Эта статья объясняет влияние технологии PoE на процесс тестирования сети и показывает, как некоторые сравнительно простые изменения в процедурах и оборудовании могут обеспечить успешное выполнение работы.

Знакомство с технологией PoE

Текущая спецификация технологии PoE была описана и систематизирована в стандарте IEEE 802.3af, который описывает работу Ethernet-оборудования, предоставляющего питание (источники питания) (PSE) и потребителей питания (PD). Стандарт предусматривает подачу по неэкранированной витой паре постоянного напряжения 48 вольт и максимальную потребляемую мощность 15 Ватт. Эта технология работает с существующей кабельной системой, включая кабели категории 5, 5e и 6, а также горизонтальные и коммутационные кабели, коммутационные панели, розетки и активное сетевое оборудование, без необходимости внесения каких-либо модификаций.

Все сетевые устройства требуют наличия канала передачи данных и источника питания для нормальной работы. Преимущество PoE состоит в том, что эта технология использует только один комплект проводов для обеспечения обоих условий, снижая время на установку и экономя средства. PoE также упрощает перемещение любого устройства, так как его можно просто подключать к сетевой розетке с поддержкой PoE.

Виды оборудования обеспечения питанием

Существует два основных типа оборудования, обеспечивающих сетевые устройства питанием (PSE): самостоятельное (end-span) и вспомогательное (mid-span). Между этими видами оборудования PSE существуют значительные отличия в части оказываемого влияния на процесс тестирования сети. Для обеспечения питания и передачи данных самостоятельные системы используют коммутаторы Ethernet со встроенным блоком питания. Стандарт IEEE 802.3af позволяет таким устройствам подавать питание на пары 1,2 и 3,6 ИЛИ на пары 4,5 и 7,8 обычного четырехпарного медного кабеля. Самостоятельное оборудование PSE может быть совместимо со стандартами передачи данных 10BASE-T, 100 BASE-TX или 1000BASE-T.

Самостоятельное оборудование обеспечения питанием

Самостоятельные устройства PoE располагаются за пределами постоянного соединения.
Самостоятельные устройства PoE не влияют на сертификацию постоянных соединений.

Вспомогательное оборудование PSE располагается между традиционными коммутаторами/маршрутизаторами и устройствами-потребителями питания. Вспомогательное оборудование PSE может быть отдельными устройствами или интегрированными в коммутационную панель. В последнем случае каждый порт, к которому подключено вспомогательное оборудование в коммутационной панели питания, является одним из окончаний постоянного соединения. Вспомогательные устройства с поддержкой 802.3af являются единственными устройствами, для которых разрешено использование пар проводов 4,5 и 7,8 для передачи питания. По этим парам не передаются данные через вспомогательные устройства PSE. Так как стандарт 1000BASE-T требует, чтобы все четыре пары были задействованы для передачи данных, то согласно стандарту 802.3af применение вспомогательного оборудования PSE ограничено и поддерживается только системами 10/100BASE-T. Для поддержки 1000BASE-T существуют некоторые виды вспомогательного оборудования PSE, однако они технически несовместимы со стандартом IEEE 802.3af.

Вспомогательное оборудование обеспечения питанием

В случае вспомогательной конфигурации PoE, оборудование PSE расположено на коммутационной панели и является частью постоянного соединения. Сертификация должна проводиться при выключенном оборудовании PSE, а тесты схемы соединения выполняются с учетом результатов тестирования возвратных потерь, вносимых потерь и NEXT-потерь.

Важнейшее различие между коммутационными панелями с подачей питания и самостоятельным оборудованием PSE заключается в том, что, в отличие от самостоятельных устройств, коммутационные панели с подачей питания становятся частью постоянного соединения. Производительность соединения и качество терминирования коммутационных панелей с подачей питания являются наиболее значимыми факторами, влияющими на производительность постоянного соединения, поэтому любое постоянное соединение должно быть ресертифицировано при каждой установке коммутационной панели с подачей питания. Самостоятельные устройства не являются частью соединения, когда выполняется его сертификация, и имеют минимальное влияние на результаты тестирования сети.

Принцип работы систем PoE

Для предотвращения повреждений существующего оборудования Ethernet, которое не поддерживает возможность получения питания PoE, перед подачей питания в линию оборудование PSE запускает процесс поиска. Данный процесс отвечает за поиск устройств, отвечающих спецификациям PoE. В этот момент в кабель подается небольшое постоянное напряжение и проверяется наличие 25 к? напряжения резистора на удаленном устройстве. Это напряжение обычно не превышает 10 В и обычно подается каждые 2 миллисекунды.

Если сопротивление обнаружено, то оборудование PSE подает в линию постоянное напряжение 48 В, предусмотренное стандартом PoE, до максимального значения в 13 Вт. Питание подается в линию до тех пор, пока к нему подключен потребитель. Если устройство выключается или отключается от сети, оборудование PSE перестает подавать питание и снова запускает процесс поиска.

Влияние на процесс сертификации сети

Постоянное напряжение в соединении изолировано от высокочастотного сигнала передачи данных, однако он может повлиять на работу тестирующего оборудования. Почти все тестеры используют сигналы постоянного тока для выполнения базового тестирования соединения, например проверка схемы соединения и измерение сопротивления. Кроме того, многие тестеры имеют встроенные схемы защиты чувствительных измерительных элементов от других активных устройств связи, таких как, например, ISDN и ТфОП, которые используют передачу постоянного напряжения по разным парам и могут быть случайно подключены к тестеру.

После завершения тестирования кабеля устройство-потребитель к линии не подключено, поэтому оборудование PSE будет находится в режиме поиска. Напряжение постоянного тока, передаваемое в линию в процессе поиска, не будет оказывать влияние на тестирование канала передачи данных (тесты возвратных потерь, вносимых потерь и перекрестных наводок на ближнем конце). Однако они могут повлиять на замеры постоянного тока, используемые большинством сетевых тестеров в процессе сертификации для измерения сопротивления в линии и тестирование схемы соединения. Постоянное напряжение, создаваемое оборудованием PSE в процессе поиска, может случайно привести к включению защитных схем тестирующего оборудования.

Поэтому подачу питания в тестируемую линию необходимо отключать. Это проще всего сделать путем отключения питания устройства PSE. Однако это часто имеет нежелательный эффект, связанный с отключением питания во всех линиях, а не только в тестируемой линии. К счастью, большинство устройств PSE поставляется с программной утилитой настройки, которая позволяет включать и выключать питание на отдельных портах. При выключенном питании линии передачи данных в линиях с поддержкой PoE можно тестировать так же, как и обычные линии.

Тестирование оборудования PSE

Следующий вопрос, на котором стоит остановится — это тестирование оборудования PSE. Существует несколько возможных подходов — от сложных и высокоточных до предельно простых.

Устройства PSE можно тестировать с помощью лабораторного оборудования, предназначенного для измерения производительности (КПД) источников питания. Эти устройства класса high-end можно конфигурировать для измерения КПД устройств PSE, находящихся как в режиме поиска, так и в режиме подачи питания. Проблема состоит в том, что эти устройства дороги, громоздки и сложны в использовании. Они предназначены скорее для использования производителями оборудования, а не сетевыми специалистами в данной области.

Более простая и менее дорогая альтернатива предоставляется простыми устройствами, которые состоят из обычного резистора, индикатора и разъема RJ-45. Эти устройства подключаются к сетевой розетке и обеспечивают наличие требуемого сопротивления в линии для оборудования PSE. При этом оборудование PSE подает напряжение в 48 В, что сопровождается включением светодиодного индикатора. Эти устройства обеспечивают простой способ тестирования оборудования PSE, однако они не предоставляют никакой информации о его уровнях напряжения и мощности. Кроме того, они не обеспечивают способ документирования наличия питания PoE. Их следует считать быстрым и простейшим решением для определения того, работает сеть или нет.

Наиболее полезное решение должно предоставлять больше информации, чем описанное выше простейшее решение, и подходить для полевых условий. Недавно компания Fluke Networks представила модуль DTX для проверки сетевых служб для кабельного анализатора DTX. Этот новый модуль (DTX-NSM) подключается к задней панели анализатора DTX и, будучи частью того же самого набора, используемого сегодня для сертификации линий, обеспечивает более обширное тестирование PoE. Это решение позволяет проверять, имеется ли соответствующее напряжение для приложений PoE и обеспечивает ли оборудование PSE то качество питания, которое отвечает требованиям альтернативы A или B стандарта IEEE 802.3af. Еще одно преимущество интегрирования тестов PoE в процесс сертификации линии заключается в возможности документировать и архивировать результаты теста PoE как часть процесса сертификации.

Новый стандарт и несовместимое оборудование PSE

Прежде мы рассматривали, как выполняется тестирование питания и каналов передачи данных на всех типах PoE-совместимых линий, отвечающих стандарту 802.3af. Однако этот стандарт не поддерживает Gigabit Ethernet, который использует все четыре пары для передачи данных. По этой причине некоторые производители представили PoE-оборудование Gigabit Ethernet, которое не отвечает ни одному из существующих стандартов. Кроме того, некоторое оборудование PSE может подавать питание мощностью более 15 Вт для поддержки устройств, требующих питания повышенной мощности. Это оборудование уже успело получить широкое распространение на рынке, что побудило институт IEEE создать рабочую группу для решения этих проблем путем выпуска обновления к стандарту. Эта рабочая группа 802.3at отвечает за расширение возможностей стандарта 802.3af.

После утверждения проекта нового стандарта и его принятия он должен предусматривать мощность величиной как минимум 30 Вт, требуемой для высокоскоростных точек доступа с высокой скоростью передачи данных и приводных устройств, таких как камеры с функциями масштабирования, а также перемещением в горизонтальной и вертикальной плоскости. Кроме этого, в задачи рабочей группы входит разработка способа взаимодействия оборудования PSE с сетями Gigabit и 10 Gigabit Ethernet.

Тестирование нового оборудования PSE

Когда все четыре пары проводов задействованы для передачи данных, очень трудно предотвратить случайную подачу напряжения постоянного тока назад к сетевому коммутатору или маршрутизатору, где оно может причинить серьезные повреждения. Производителям, представившим вспомогательные устройства Gigabit, удалось преодолеть эту проблему путем внедрения трансформаторов или конденсаторов, которые блокируют перенаправление постоянного тока к коммутатору или маршрутизатору.

Это создает дополнительные трудности при тестировании сети. Трансформаторы или конденсаторы не влияют на высокочастотные сигналы, используемые для измерения вносимых потерь, перекрестных наводок на ближнем конце и возвратных потерь. Однако даже когда питание выключено, эти устройства будут определяться как места разрывов путем подачи сетевым тестером постоянного тока для проверки схемы соединения. Таким образом, линия не сможет быть успешно сертифицирована. Чтобы решить эту проблему, отключите проверку тестером схемы соединения. Другие функции, такие как тестирование вносимых потерь, перекрестных наводок на ближнем конце и возвратных потерь, будут выполняться лишь при условии успешного завершения тестирования схемы соединения.

Заключение

Быстрый рост популярности технологии PoE означает, что сетевые специалисты должны понимать влияние ее работы на процесс сертификации. Разное оборудование PoE влияет на этот процесс по-своему. Путем настройки процедур тестирования соответствующим образом сетевые специалисты могут легко выполнять проверку производительности систем PoE вместе с используемой Ethernet-инфраструктурой.

Для любого сетевого администратора, занимающегося прокладкой и обслуживанием сетей Ethernet, проверка и диагностика кабельных систем всегда представляла серьезную проблему. Если в «обычных» сетях вопрос решается применением повсеместно распространенных Ethernet-тестеров, то в сетях с подачей питания к устройствам по технологии PoE всё не так просто. Проблемы, которые могут возникнуть:

Имеется ли на данном кабеле PoE-питание. Если да, какого оно типа (Passive PoE или 802.3 af/at), какой обеспечивается вольтаж, какие пары используются для подачи питания? Неверный тип питания может привести либо к неработоспособности подключенного оборудования либо даже к его повреждению.
Насколько PoE-коммутатор или блок питания способен обеспечить передачу на текущей длине кабеля? Достаточно ли будет мощности для нормальной работы оборудования? В практике использования PoE-устройств нередки случаи, когда при изменении режима работы устройство может зависать или уходить в перезагрузку (например, при включении подсветки в мощных камерах видеонаблюдения или при максимальной скорости передачи для точек доступа Wi-Fi).

Для проверки работоспособности и диагностики PoE питания существуют несколько удобных инструментов. В данном обзоре будут рассмотрены три устройства производства компании PoE World/Maxlink, доступных к заказу в нашем магазине.

1. Комплектация и возможности устройств.

Первое из устройств представляет собой PoE-детектор. Компактное (размер брелока для ключей), недорогое и предельно простое решение, показывающее наличие и тип PoE-питания на кабеле Ethernet. Детектор имеет один разъем RJ-45. В комплекте поставки ничего кроме самого детектора. Инструкция напечатана прямо на корпусе. Тип питания и вольтаж отображаются световыми индикаторами разного цвета. Имеются индикаторы для режимов A и B.

Рисунок 1. PoE-детектор.

Второе устройство – PoE-тестер/детектор обладает намного более широкими возможностями. Оно способно не только определять наличие и тип питания, но и при «проходящем» подключении PoE-устройства типа точки доступа или видеокамеры показывать реальное энергопотребление. Также тестер может использоваться для проверки стандартных блоков питания с разъемом 2,1/5,5 мм и проверки энергопотребления устройств, использующих такие блоки. В комплект поставки входят сам тестер, шнур питания с штекерами 2,1/5,5 мм и руководство пользователя. Тестер оснащен двумя светодиодными индикаторами (для режимов А и B). Напряжение, сила тока и потребляемая мощность отображаются в режиме бегущей строки. Тестер оснащен двумя входящими Ethernet-портами 1 Гбит (для режимов А и B), входящим разъемом 2,1/5,5 мм, выходящими портом RJ-45 и 2,1/5,5 мм. Имеется переключатель режимов Passive PoE и 802.3 af/at.

Рисунок 2. PoE-тестер. Упаковка.

Рисунок 3. PoE Tester. Комплектация.

Рисунок 5. PoE-тестер. Выходные порты.

Третье устройство – PoE-Тестер/Детектор Gen2 представляет собой улучшенную версию предыдущего тестера и оснащен более информативным ЖК-дисплеем. В остальном тестер имеет те же возможности, что и предыдущее устройство. В комплект поставки входят сам тестер, шнур питания с штекерами 2,1/5,5 мм и руководство пользователя. Экран в верхней части показывает режим PoE (A или B), тип питания. Напряжение, сила тока и потребляемая мощность отображаются ниже в режиме бегущей строки. Тестер оснащен входящим Ethernet-портом 1 Гбит, входящим разъемом 2,1/5,5 мм, выходящими портами RJ-45 и 2,1/5,5 мм. Имеется переключатель режимов Passive Poe и 802.3 af/at.

Рисунок 6. PoE-Тестер Gen2. Упаковка.

Рисунок 7. PoE-Тестер Gen2. Комплектация.

Рисунок 9. PoE-тестер Gen2. Выходные порты.

2. Проверка работы PoE-детектора.

Для проверки работы PoE-детектора использовались три блока питания:

Как и следовало ожидать, детектор четко показал наличие и тип питания соответствующим индикатором. В работе нашей службы технической поддержки такое устройство используется уже давно (детектор еще бета-версии в корпусе, напечатанном на 3D-принтере) и зарекомендовало себя как крайне полезный инструмент.

Рисунок 10. PoE-Detector – проверка блока питания 24 В.

Рисунок 11. PoE-Detector – проверка блока питания 48 В.

Рисунок 12. PoE-Detector – проверка блока питания 802.3af.

3. Проверка работы PoE-тестеров.

Для проверки работы PoE-тестеров использовались те же блоки питания и стандартный блок питания MikroTik 24 В с штекером 2,1/5,5 мм. В качестве устройств-потребителей PoE-питания использовались:

для питания Passive PoE 24 В – камера Ubiquiti AirCam Mini и роутер MikroTik mAP-2n.
для питания Passive PoE 48 В и 802.3af – точка доступа Ubiquiti UniFi UAP-AC-Pro.
для блока питания 24 В с штекером 2,1/5,5 мм - роутер MikroTik mAP-2n.

3.1 Питание Passive PoE 24 В.

Оба тестера отлично справились с заданием. Использование PoE-Тестер/Детектор Gen2 было более удобным за счет информативного экрана с большим количеством отображаемой информации. Кроме того, один входной порт вывод режимов PoE на экран делает более удобным проверку PoE при наличии питания типов A и B.

Рисунок 13. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, без нагрузки, напряжение.

Рисунок 14. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, без нагрузки, сила тока.

Рисунок 15. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, mAP-2n, напряжение.

Рисунок 16. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, mAP-2n, сила тока.

Рисунок 17. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, mAP-2n, потребляемая мощность, Вт.

Рисунок 18. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, Aircam, напряжение.

Рисунок 19. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, Aircam, сила тока.

Рисунок 20. PoE Tester, питание Passive PoE 24 вольта, Aircam, потребляемая мощность, Вт.

Рисунок 21. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 24 вольта, без нагрузки.

Рисунок 22. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 24 вольта, mAP-2n, напряжение, сила тока.

Рисунок 23. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 24 вольта, mAP-2n, сила тока, потребляемая мощность, Вт.

Рисунок 24. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 24 вольта, Aircam, напряжение, сила тока.

Рисунок 25. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 24 вольта, Aircam, сила тока, потребляемая мощность, Вт.

3.2 Питание Passive PoE 48 В.

Также, как и в предыдущем случае, оба тестера отлично справились с работой. Преимущество опять же за PoE-Тестер/Детектор Gen2 из-за более информативного экрана.

Рисунок 26. PoE Tester, питание Passive PoE 48 вольт, без нагрузки.

Рисунок 27. PoE Tester, питание Passive PoE 48 вольт, UAP-AC-Pro, напряжение.

Рисунок 28. PoE Tester, питание Passive PoE 48 вольт, UAP-AC-Pro, сила тока.

Рисунок 29. PoE Tester, питание Passive PoE 48 вольт, UAP-AC-Pro, потребляемая мощность, Вт.

Рисунок 30. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 48 вольт, без нагрузки.

Рисунок 31. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 48 вольт, UAP-AC-Pro, напряжение, сила тока.

Рисунок 32. PoE Tester gen2, питание Passive PoE 48 вольт, UAP-AC-Pro, сила тока, потребляемая мощность, Вт.

3.3 Питание 802.3af.

При проверке питания стандарта 802.3 af PoE-Tester к сожалению не обеспечил показа результатов, хотя питание на подключенную точку доступа поступало и точка работала. Также тестер не показал результата при прямом подключении к PoE-коммутатору Ubiquiti Edge Switch. Единственным режимом 802.3 af, который привел к отображению результатов теста, стало включение на тестере режима симуляции потребителя PoE при подключении к коммутатору. Тот же режим на блоке питания не привел к показу данных.

В то же время PoE Tester gen2 корректно показал тип PoE, потребляемый ток и мощность как на блоке питания, так и на коммутаторе.

Рисунок 33. PoE Tester, питание 802.3 af, Edge Switch PoE, режим симуляции, напряжение.

Рисунок 34. PoE Tester, питание 802.3 af, Edge Switch PoE, режим симуляции, сила тока.

Рисунок 35. PoE Tester, питание 802.3 af, Edge Switch PoE, режим симуляции, отребляемая мощность, Вт.

Рисунок 36. PoE Tester gen2, питание 802.3 af, UAP-AC-Pro, напряжение, сила тока.

Рисунок 37. PoE Tester gen2, питание 802.3 af, UAP-AC-Pro, сила тока, потребляемая мощность, Вт.

3.4 Блок питания 24 вольта с штекером 2,1/5,5 мм.

Проверка работы тестеров со стандартным блоком питания 24 В 2,1/5,5 мм показала хорошие результаты для обоих устройств. Для PoE-Tester результаты проверки блоков питания отображаются в верхнем дисплее. Наличие в комплекте кабеля с двумя штекерами позволяет без проблем проверять не только работоспособность блока питания, но и показывать фактическое энергопотребление подключенных устройств.

Рисунок 38. PoE Tester, питание питание 24 вольта 2,1/5,5 мм, mAP-2n, напряжение.

Рисунок 39. PoE Tester, питание питание 24 вольта 2,1/5,5 мм, mAP-2n, сила тока.

Рисунок 40. PoE Tester, питание питание 24 вольта 2,1/5,5 мм, mAP-2n, потребляемая мощность, Вт.

Рисунок 41. PoE Tester gen2, питание 24 вольта 2,1/5,5 мм, mAP-2n, напряжение, сила тока.

Рисунок 42. PoE Tester gen2, питание 24 вольта 2,1/5,5 мм, mAP-2n, сила тока, потребляемая мощность, Вт.

4. Выводы.

Power over Ethernet (PoE) представляет собой технологию, обеспечивающую подачу электрической энергии вместе с данными по сетевой инфраструктуре Ethernet. Впервые технология PoE была разработана для упрощения развертывания телефонов VoIP и исключения необходимости в дополнительном источнике электропитания на самом телефоне. С тех пор данная технология играет важную роль в увеличении числа подключенных к сети устройств, особенно в тех случаях, когда в месте установки таких устройств сложно или дорого установить дополнительные электрические розетки. Технология PoE обеспечивает расширение сетей Wi-Fi за счет использования активных точек доступа и систем IP-наблюдения за счет использования активных камер. С учетом прогнозируемого роста числа устройств IoT (Интернета вещей) в сочетании с недавно утвержденными в стандарте 802.3bt (4PPoE) более высокими уровнями мощности правильность функционирования систем PoE становится критически важной.

Когда передачу данных и подачу электропитания обеспечивает единая кабельная инфраструктура, без хорошего проектирования и правильных методов проверки многое может пойти не так. Обязательными условиями для беспрепятственного развертывания являются глубокие знания спецификаций электропитания и передачи данных для развертываемых устройств, а также понимание характеристик существующей или новой кабельной инфраструктуры, которая будет использоваться для соединения устройств и источников электропитания.

В этой статье описывается технология PoE, включая недавно принятую спецификацию IEEE 802.3bt, также называемую PoE++ или 4PPoE (PoE по четырем парам). Здесь можно будет найти ответы на следующие вопросы:

Как работает технология PoE?
Каковы особенности развертывания систем PoE, особенно при увеличении потребности в электрической мощности?
Существуют ли стандартные проверенные методики для проверки и устранения неисправностей во время развертывания?

Типы оборудования PoE

Прежде чем погрузиться в рассмотрение технологии PoE, важно уяснить несколько ключевых терминов:

PSE (Power Source Equipment / Питающее оборудование)

Это устройство, которое обеспечивает подачу электропитания. Устройство PSE может быть либо End-Span, либо Mid-Span (смотрите ниже).

PD (Powered Device / Питаемое устройство)

Это устройство, получающее электропитание от системы PoE.

Источник электропитания End-Span – это обычно сетевой коммутатор или инжектор, который обеспечивает подачу электропитания от конца кабельной линии.

Источник электропитания Mid-Span – это устройство (обычно PoE инжектор), которое обеспечивает питание PoE из середины кабельной линии, и находится между сетевым коммутатором и устройством PD.

Технология PoE использует кабели типа «витая пара» для соединения между устройствами PSE и PD. Сечение и материал кабеля и соединительного оборудования (например, патч-панели) влияют на потерю мощности.

На рисунке ниже показаны конфигурации электропитания End-Span и Mid-Span для PSE. Оборудование End-Span обычно используется в новых установках, когда необходимы и другие обновления коммутатора (например, переход на технологию 1000-BaseT). Развертывание коммутатора PoE обеспечит более удобную подачу электропитания в вашей сети и добавит меньше потенциальных точек неисправностей и сложностей, чем в случае конфигурации Mid-Span.

Конфигурация Mid-Span используется, когда коммутатор, пусть и не поддерживающий технологию PoE, заменять нежелательно, а в сеть необходимо добавить только подачу электропитания, обычно с помощью PoE инжектора. При использовании абсолютно пассивного источника электропитания Mid-Span в линии передачи данных максимальное расстояния между коммутатором и устройством PD по-прежнему должно быть менее 100 метров. Некоторые источники Mid-Span могут получать электропитание от оконечного устройства PoE и работать как повторитель сигнала для увеличения расстояния между устройством PD и коммутатором за пределы установленного ограничения в 100 метров.

Типы источников PSE.

Power Source Equipment (PSE), e.g. Switch

Питающее оборудование, например, коммутатор

Powered Device (PD)), e.g. VoIP Phone

Питаемое устройство, например, телефон VoIP

Switch with no PoE

Коммутаторы без PoE

PoE Injector (PSE)

Источник PoE (устройство PSE)

Стандарты и совместимость PoE

С течением времени стандарты PoE эволюционировали, обеспечивая подачу все более высокой мощности для удовлетворения требований новых приложений. Это привело к появлению сложного многообразия продуктов PoE, как основывающихся на стандартах, так и являющихся достандартными реализациями. Эти многочисленные реализации различаются функционально, предлагаемыми уровнями напряжения, уровнями мощности, управлением подачей питания и классификацией. Из-за большого разнообразия представленного на рынке оборудования PSE и PD бремя выбора правильного оборудования и проверки совместимости ложится на потребителя. Требующие более высокой электрической мощности устройства PD, например, камеры PTZ с подогревом для систем уличного видеонаблюдения, отличаются тем, что имеют изменяющиеся требования к электропитанию, например, для режимов ожидания и активного состояния. Успешное развертывание систем PoE требует от установщика понимания этого многообразия и учета максимальной мощности, необходимой устройствам PD.

Ниже расписаны четыре типа PoE, заданные стандартом IEEE. Новый стандарт IEEE 802.3bt обеспечивает наивысший уровень максимальной мощности, подходящий для электропитания киосков и освещения. Существуют также нестандартные реализации PoE, такие как подача питания 12 или 24 В постоянного тока для камер видеонаблюдения и точек доступа конкретного производителя.

Характеристика / Стандарт (тип PoE)

IEEE 802.3af (тип 1) PoE

IEEE 802.3at / PoE+ (тип 2)

UPOE / 802.3bt (тип 3) PoE++

802.3bt (тип 4) PoE++

Выходная мощность PSE [Вт]

Мощность на устройстве PD [Вт]

Выходное напряжение на PSE [В]

Напряжение на устройстве PD [В]

Максимальный ток в паре [мА]

Вопросы развертывания PoE

Общее преимущество технологии PoE заключается в упрощении развертывания подключаемых к сети устройств. При развертывании системы PoE необходимо учитывать принцип доставки, типы/классы и управление электропитанием.

Доставка электроэнергии

Для подачи электропитания постоянного тока на поддерживающие технологию PoE устройства используются две или четыре витые пары стандартного кабеля Ethernet. Питание PoE подается по проводникам передачи данных путем приложения к каждой паре синфазного напряжения. Поскольку в витой паре Ethernet для передачи данных используется дифференциальная сигнализация, это не помешает передаче данных, пока соблюдаются следующие правила:

Электропитание PoE подается по витой паре кабеля через разъем RJ45 в соответствии со схемой разводки проводов, определенной в стандарте IEEE 802.3 Ethernet.
Напряжения на двух проводниках в паре имеют одинаковый уровень и полярность.
На электропитание PoE распространяются те же ограничения по расстоянию, что и для стандартного кабельного канала: 100 метров или 328 футов.

Если для подачи электропитания PoE используются только две из четырех пар, и это пары 1-2 и 3-6, в стандарте IEEE такая схема называется Alternative А. Поскольку для 10BASE-T или 100BASE-TX необходимы только две из четырех пар, электропитание может передаваться по неиспользуемым проводникам кабеля, например, 4-5 и 7-8. В стандартах IEEE это называется Alternative B. Технологию PoE также можно использовать со стандартами Ethernet 1000BASE-T и 10GBase-T, когда для передачи данных используются все четыре пары. Позволяющие передавать более высокую электрическую мощность 4-парные системы PoE используют все четыре пары кабеля, как для электропитания, так и для передачи данных. В следующей таблице подробно показано, как электропитание подается по парам. Пары, по которым будет передаваться электрическая мощность, определяет источник PSE.

Подробная информация об организации подачи электропитания:

Контакт на коммутаторе

TIA/EIA-568 Разводка T568B

TIA/EIA-568 Разводка T568A

1000 (1 гигабит) Режим B

1000 (1 гигабит) Режим A

1000 (1 гигабит) UPOE / 802.3bt

Заманчиво передвинуть границу расстояния за пределы 100 метров, указанных в стандарте IEEE, когда единственной альтернативой является добавление питания переменного тока на устройстве PD или промежуточном коммутаторе / инжекторе. Хотя это и не рекомендуется, сетевой тестер позволяет проверить канал передачи данных, и в этих обстоятельствах все еще доступна максимальная мощность.

Типы и классы PoE

Стандарты PoE изменялись со временем для удовлетворения растущих потребностей питаемых устройств (PD) в электропитании. Созданный в 2003 году оригинальный стандарт IEEE 802.3af обеспечивает подачу электропитания постоянного тока мощностью до 13 Вт на каждое устройство. Обновленный в 2009 году стандарт IEEE 802.3at, также известный как PoE Plus (PoE+), обеспечивает электрическую мощность до 25,5 Вт. В собственной реализации UPOE компании Cisco для увеличения электрической мощности на устройстве PD до 51 Вт использовались все четыре пары кабеля. С принятием стандарта IEEE 802.3bt в настоящее время существует девять возможных классов мощности для четырех классов источников PSE. Для распознавания требований и возможностей электропитания между источниками PSE и устройствами PD используются различные схемы установления связи и согласования. В следующей таблице показаны тип PoE, мощность, пары и управляющий стандарт для каждого класса мощности.

Разделение уровней мощности по классу и типу:

Мощность на источнике (PSE)

Мощность на устройстве (PD)

Управление электропитанием

Проверка PoE

Существует много точек, в которых при подаче электропитания PoE могут возникать неисправности. Это и порты коммутаторов и PoE инжекторов, а также в самой Ethernet сети. Тем более что многие кабельные инфраструктуры существовали еще до развертывания технологии PoE или при использовании только маломощного стандарта 802.3af. Благодаря использованию двух дополнительных пар и увеличению тока до 960 мА на пару доступная для устройств PD электрическая мощность увеличилась по сравнению со стандартом 802.3af в пять раз. А это говорит об использовании кабельной инфраструктуры так, как никогда раньше.

Горизонтальная кабельная проводка

Powered Device (PD)

Питаемое устройство (PD)

Коммутатор (источник PSE)

Изображенная выше система подачи электропитания PoE имеет много точек, в которых могут возникать неисправности.

Правильно ли настроен коммутатор (или PoE инжектор) для подачи запрошенной электрической мощности на правильные порты. Если коммутатор настроен правильно, нет ли у него каких-либо ограничений по электрической мощности?
Обычно между источником PSE и устройством PD имеется два патч-кабеля. Имеют ли кабели правильную категорию, размер и состав?
Имеют ли разъемы RJ-45 100-процентное соединение на всех 8 контактах?
Имеет ли горизонтальная кабельная проводка надлежащую категорию, размер, материал проводника и экран? Правильно ли подключены пары кабелей на задней стороне патч-панели и на настенной розетке? Высокая температура, например, при плотной прокладке кабелей или в подвесном потолке с осветительными приборами, может приводить к снижению тока в кабеле.
Совместимо ли устройство PD с источником PSE? Помимо согласования класса оборудования существует еще два разных протокола (LLDP и CDP), которые можно использовать для согласования дополнительной мощности.

Наилучшим способом гарантировать всю необходимую электрическую мощность на существующих и будущих устройствах PD является функциональная проверка возможности получения на устройстве PD максимальной запрошенной мощности.

Поиск неисправностей PoE с помощью Netscout LinkRunner G2

На приведенной ниже блок-схеме показаны основные этапы поиска неисправностей питания PoE с помощью сетевого тестера LinkRunner G2 (LR-G2).

Configure tester to the desired PD power level

Настройте тестер на желаемый уровень мощности устройства PD

Received Class match Requested Class?

Принимаемый класс совпадает с запрошенным классом?

Is the power present under load?

Присутствует ли питание под нагрузкой?

Are you on the right port?

Вы выбрали правильный порт?

The switch and cabling is verified

Коммутатор/инжектор и кабельная проводка проверены

Retest at the switch to eliminate horizontal cabling

Повторите тестирование на коммутаторе, чтобы исключить горизонтальную кабельную проводку

Switch is not capable or not provisioned for the requested class

Коммутатор не способен соответствовать или не предназначен для требуемого класса

Re-patch to correct port

Подключитесь к правильному порту

Выполнение этих шагов позволит локализовать причину проблемы. Netscout LinkRunner G2 (LR-G2) настраивается на любой из девяти классов мощности для эмуляции любого устройства PD. Наличие тестера PoE, который включает в себя активные измерения сети, такие как скорость передачи / дуплексный режим, обнаружение портов, VLAN, помогает убедиться с оконечной точки кабеля в том, что вы находитесь на правильном порту коммутатора.

Во время согласования мощности тестер отобразит запрошенный класс, полученный класс и тип PSE. После согласования мощности LinkRunner G2 измеряет напряжение без нагрузки, используемые пары и полярность. Знание пар и полярности полезно при обнаружении и устранении неисправностей в PSE Mid-Span. При наличии нестандартного электропитания PoE тестер показывает напряжение (обычно 12 или 24 В), пары и полярность.

Единственный способ проверить источник электропитания и кабельную систему – это нагрузить ее, подобно автомобильному аккумулятору в холодный день. Запатентованная система измерения TruePower генерирует нагрузку, подобную запуску автомобиля. Чтобы обеспечить полную мощность на устройстве PD, тестер будет увеличивать свою нагрузку до максимального уровня класса. При полной нагрузке LR-G2 снова измеряет напряжение, чтобы убедиться в превышении напряжением на устройстве PD минимально допустимого уровня. На приведенной ниже иллюстрации видно, что удалось подать мощность 71 Вт, а напряжение упало до 49,6 В, что означает потерю в кабеле 5,3 В. При использовании более длинных или менее качественных кабелей напряжение может упасть ниже указанного в спецификации.

TruePower нагружает цепь, подвергая напряжению коммутаторы, коммутационные и горизонтальные кабели и патч-панели для проверки полной мощности перед установкой устройств PD. Это позволит сетевым установщикам и техническим специалистам быть уверенными, что устройство PD будет работать на требуемом уровне мощности.

Видео обзор тестирования POE при помощи различных измерительных приборов

Выводы

Технология PoE позволяет экономить средства, когда необходимо развертывать разнообразные сетевые устройства в самых разных местах. Особенно, когда организовать локальный источник электропитания для устройства дорого и неудобно. С принятием стандарта 802.3bt (4PPoE), который задает доступную на устройстве PD мощность до 71 Вт, прогнозируется рост числа и разнообразия устройств PoE, включая цифровые системы освещения, автоматизацию зданий и вывески.

Для обеспечения надежности и совместимости системы особое внимание необходимо уделить ее проектированию, выбору оборудования (PSE и PD), а также целостности и совместимости новой и существующей кабельной инфраструктуры. Проведение необходимых испытаний и использование системы документирования дают неоспоримые преимущества на этапах развертывания и обслуживания системы. Выбор правильного инструмента для установщиков и обслуживающего персонала, а также разработка и выполнение процедуры проверки и документирования параметров системы PoE увеличит ваши шансы на успех.

Читайте также: